2022年操作系统课后习题答案-汤子瀛 2.pdf

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1、操作系统课后习题第一章：1. 设计现代 OS 的主要目标是什么 ? 方便性，有效性，可扩充性和开放性. 2. 何谓脱机 I/O 和联机 I/O? a. 脱机输入输出方式 (Off-Line I/O)是为了解决人机矛盾及CPU 和I/O 设备之间速度不匹配而提出的. 它减少了 CPU 的空闲等待时间，提高了 I/O 速度. 具体内容是将用户程序和数据在一台外围机的控制下，预先从低速输入设备输入到磁带上，当CPU 需要这些程序和数据时，在直接从磁带机高速输入到内存，从而大大加快了程序的输入过程，减少了 CPU 等待输入的时间，这就是脱机输入技术; 当程序运行完毕或告一段落， CPU 需要输出时，

2、无需直接把计算结果送至低速输出设备，而是高速把结果输出到磁带上，然后在外围机的控制下，把磁带上的计算结果由相应的输出设备输出，这就是脱机输出技术. b. 若这种输入输出操作在主机控制下进行则称之为联机输入输出方式. 3. OS 具有哪几大特征 ?它的最基本特征是什么 ? a. 并 发(Concurrence),共 享 (Sharing),虚 拟 (Virtual),异 步 性(Asynchronism). b. 其中最基本特征是并发和共享. 4. 内存管理有哪些主要功能 ?它们的主要任务是什么 ? a. 主要功能 : 内存分配，内存保护，地址映射和内存扩充等. 名师资料总结 - - -精品资料

3、欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 11 页 - - - - - - - - - b. 内存分配的主要任务是为每道程序分配内存空间，提高存储器利用率，以减少不可用的内存空间， 允许正在运行的程序申请附加的内存空间，以适应程序和数据动态增长的要. - 内存保护的主要任务是确保每道用户程序都在自己的内存空间中运行，互不干扰 . - 地址映射的主要任务是将地址空间中的逻辑地址转换为内存空间中与之对应的物理地址 . - 内存扩充的主要任务是借助虚拟存储技术，从逻辑上去扩充内存容量. 5. 处理机管理

4、具有哪些功能 ?它们的主要任务是什么 ? a. 进程控制，进程同步，进程通信和调度. b. 进程控制的主要任务是为作业创建进程，撤销已结束的进程，以及控制进程在运行过程中的状态转换. - 进程同步的主要任务是对诸进程的运行进行调节. - 进程通信的任务是实现在相互合作进程之间的信息交换. - 调度分为作业调度和进程调度. 作业调度的基本任务是从后备队列中按照一定的算法，选择出若干个作业，为它们分配必要的资源;而进程调度的任务是从进程的就绪队列中，按照一定的算法选出一新进程，把处理机分配给它，并为它设置运行现场，是进程投入运行. 6. 设备管理有哪些主要功能 ?其主要任务是什么 ? a. 主要功

5、能 : 缓冲管理，设备分配和设备处理，以及虚拟设备等. b. 主要任务 : 完成用户提出的I/O 请求，为用户分配 I/O 设备；提名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 11 页 - - - - - - - - - 高 CPU 和 I/O 设备的利用率；提高 I/O 速度；以及方便用户使用I/O 设备. 7. 文件管理有哪些主要功能 ?其主要任务是什么 ? a. 主要功能 : 对文件存储空间的管理，目录管理，文件的读，写管理以及文件的共享和保护. b. 主要任务

6、 : 对用户文件和系统文件进行管理，以方便用户使用，并保证文件的安全性 . 8. 试描述什么是微内核操作系统？在进行现代操作系统结构设计时，即使在单处理机环境下， 大多也采用基于客户 / 服务器模式的微内核结构， 将操作系统划分为两大部分：微内核和多个服务器。可以从以下四个方面对其进行描述：1）足够小的内核 2 ）基于客户 / 服务器模式 3 ）应用“机制与策略分离”原理 4 ）采用面向对象技术9. 在基于微内核结构的OS中，应用的哪些新技术？机制与策略分离原理和面向对象技术10. 何为微内核技术？在微内核中通常提供了哪些功能? 1) 进程（线程）管理 2 ）低级存储器管理 3）中断和陷入处理

7、11. 微内核操作系统具有哪些优点？它为何能有这些优点？由于微内核 OS结构是建立在模块化、层次化结构的基础上的，并采用了客户 / 服务器模式和面向对象的程序设计技术，因而具有以下优点：1）提高了系统的可扩展性 2 ）增强了系统的可靠性 3 ）可移植性名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 11 页 - - - - - - - - - 4）提供了对分布式系统的支持 5 ）融入了面向对象技术第二章：1. 在操作系统中为什么要引入进程概念?它会产生什么样的影响 ? 为

8、了使程序在多道程序环境下能并发执行，并能对并发执行的程序加以控制和描述，而引入了进程概念. 影响: 使程序的并发执行得以实行. 2. 试说明 PCB 的作用?为什么说 PCB 是进程存在的唯一标志 ? a. PCB 是进程实体的一部分，是操作系统中最重要的记录型数据结构.PCB 中记录了操作系统所需的用于描述进程情况及控制进程运行所需的全部信息 . 因而它的作用是使一个在多道程序环境下不能独立运行的程序 (含数据) ，成为一个能独立运行的基本单位，一个能和其它进程并发执行的进程 . b. 在进程的整个生命周期中， 系统总是通过其 PCB 对进程进行控制，系统是根据进程的PCB 而不是任何别的什

9、么而感知到该进程的存在的，所以说， PCB 是进程存在的唯一标志 . 3. 试说明进程在三个基本状态之间转换的典型原因. a. 处于就绪状态的进程，当进程调度程序为之分配了处理机后，该进程便由就绪状态变为执行状态. b. 当前进程因发生某事件而无法执行，如访问已被占用的临界资源，就会使进程由执行状态转变为阻塞状态. c. 当前进程因时间片用完而被暂停执行，该进程便由执行状态转变名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 11 页 - - - - - - - - - 为

10、就绪状态 . 4. 为什么要引入挂起状态 ?该状态具有哪些性质 ? a. 引入挂起状态处于5 中需要 : 终端用户的需要，父进程的需要，操作系统的需要，对换的需要和负荷调节的需要. b. 处于挂起状态的进程不能接收处理机调度. 5. 什么是 AND 信号量?试利用 AND 信号量写出生产者消费者问题的解法 . 为解决并行所带来的死锁问题，在 wait 操作中引入 AND 条件，其基本思想是将进程在整个运行过程中所需要的所有临界资源，一次性地全部分配给进程，用完后一次性释放. 解决生产者消费者问题可描述如下 : var mutex,empty,full: semaphore:=1,n,0; bu

11、ffer: array0,.,n-1 of item; in,out: integer:=0,0; begin parbegin producer: begin repeat . . produce an item in nextp; . 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 11 页 - - - - - - - - - . wait(empty); wait(s1,s2,s3,.,sn); /s1,s2,.,sn 为 执 行 生 产 者 进程 除empty 外

12、其余的条件wait(mutex); buffer(in):=nextp; in:=(in+1) mod n; signal(mutex); signal(full); signal(s1,s2,s3,.,sn); until false; end consumer: begin repeat wait(full); wait(k1,k2,k3,.,kn); /k1,k2,.,kn 为 执 行 消 费 者 进程 除full 外其余的条件wait(mutex); nextc:=buffer(out); out:=(out+1) mod n; signal(mutex); signal(empty)

13、; 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 11 页 - - - - - - - - - signal(k1,k2,k3,.,kn); consume the item in nextc; until false; end parend end 6. 为什么要在 OS中引入线程？为了减少程序在并发执行时所付出的时空开销，使OS具有更好的并发性。第三章：1. 高级调度与低级调度的主要任务是什么?为什么要引入中级调度 ? a. 作业调度又称宏观调度或高级调度，其主要任

14、务是按一定的原则对外存上处于后备状态的作业进行选择，给选中的作业分配内存， 输入输出设备等必要的资源， 并建立相应的进程， 以使该作业的进程获得竞争处理机的权利 . b. 进程调度又称微观调度或低级调度，其主要任务是按照某种策略和方法选取一个处于就绪状态的进程，将处理机分配给它. c. 为了提高内存利用率和系统吞吐量，引入了中级调度. 2. 试说明低级调度的主要功能。1）保存处理记的现场信息 2 ）按某种算法选取进程 3 ）把处理器分配给进程3. 在抢占调度方式中，抢占的原则是什么？名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - -

15、 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 11 页 - - - - - - - - - 1）优先权原则 2 ）短作业（进程）优先原则 3 ）时间片原则4. 选择调度方式和调度算法时，应遵循的准则是什么? a. 面向用户的准则有周转时间短，响应时间快，截止时间的保证，以及优先权准则 . b. 面向系统的准则有系统吞吐量高，处理机利用率好，各类资源的平衡利用 . 5. 何谓死锁 ?产生死锁的原因和必要条件是什么? a. 死锁是指多个进程因竞争资源而造成的一种僵局，若无外力作用，这些进程都将永远不能再向前推进; b. 产生死锁的原因有二，一是竞争资源，二是进程推进顺序非法；c. 必

16、要条件是 : 互斥条件，请求和保持条件，不剥夺条件和环路等待条件 . 第四章：1. 何谓静态链接及装入时动态链接和运行时的动态链接? a. 静态链接是指事先进行链接形成一个完整的装入模块，以后不再拆开的链接方 - 式；b. 装入时动态链接是指目标模块在装入内存时，边装入边链接的链接方式；c. 运行时的动态链接是将某些目标模块的链接推迟到执行时才进行. 2. 为实现对换，系统应具备哪几方面功能? a. 对对换空间的管理；名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 11

17、页 - - - - - - - - - b. 进程的换出；c. 进程的换入 . 3. 虚拟存储器有那些特征 ? 其中最本质的特征是什么? a. 虚拟存储器具有离散性，多次性，对换性和虚拟性的特征；b. 其中最本质的特征是离散性，在此基础上又形成了多次性和对换性，所表现出来的最重要的特征是虚拟性. 第五章：1. 试说明 I/O 控制发展的主要推动因素是什么？推动 I/O 控制发展的主要动力在于尽量减少主机对I/O 控制的干预，把主机从繁杂的 I/O 控制事务中解脱出来， 以有更多的时间和精力去完成其数据处理任务。同时，中断机制在计算机系统中的引入、DMA控制器的出现和通道研制的成功使I/O控制的

18、发展具备了技术支持和成为可能。2. 有哪几种 I/O 控制方式？各适用于何种场合？有四种 I/O 控制方式，即程序 I/O 控制方式（无中断机构的计算机系统） 、中断驱动 I/O 控制方式（有终端机构的现代计算机系统） 、直接存储器访问 DMA 控制方式（数据传送单位是数据块块）及 I/O 通道控制方式（数据传送单位是一组数据块） 。3. 试说明 DMA 的工作流程。以从磁盘读入数据为例来说明DMA 方式的工作流程： 当 CPU 要从磁盘读入一数据块时，便向磁盘控制器发送一条读命令，该命令被送入DMA 控制器的命令寄存器CR中。同时，还需发送本次要将数据读入名师资料总结 - - -精品资料欢迎

19、下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 11 页 - - - - - - - - - 的内存起始目标地址，该地址被送入DMA控制器的内存地址寄存器MAR中；本次要读的字（节）数则送至DMA控制器的数据计数器DC中。另外，还需将磁盘中数据读取的源地址直接送到DMA控制器的I/O 控制逻辑上。然后，启动DMA 控制器进行数据传送。此后，CPU便可去处理其它任务，而整个的数据传送便由DMA 控制器负责控制。当 DMA 控制器已从磁盘中读入一个字（节）的数据，并送入DMA 控制器的数据寄存器DR后，再挪用一

20、个存储器周期，将该字（节）传送到 MAR 所指示的内存单元中。接着，便对MAR 内容加 1 和将 DC内容减 1。若 DC内容减 1 后不为 0，表示传送未完，便准备再传送下一个字（节） ，否则，由 DMA 控制器发出中断请求。4. 试说明 SPOOLING 系统的组成。SPOOLing 系统是对脱机 I/O 工作的模拟，其必须有高速随机外存 （通常采用磁盘）的支持。SPOOLING 系统主要有以下四个部分： （1）输入井和输出井，为磁盘上开辟的两大存储空间，分别模拟脱机输入/出时的磁盘，并用于收容I/O设备输入的数据和用户程序的输出数据； （2）输入缓冲区和输出缓冲区，在内存中开辟，分别用于

21、暂存由输入设备和输出井送来的数据； （3）输入进程 SPi 和输出进程 SPo ，分别模拟脱机输入 /出时的外围控制机，用于控制I/O 过程； （4）I/O请求队列，由系统为各个 I/O 请求进程建立的 I/O 请求表构成的队列。5. 为什么要引入磁盘高速缓冲？何谓磁盘高速缓冲？由于磁盘的 I/O 速度远低于对内存的访问速度，通常要低上4-6 个数量级。为了提高磁盘的I/O 的速度，故引用了磁盘高速缓冲技术。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 11 页 -

22、- - - - - - - - 所谓磁盘高速缓是指利用内存中的存储空间来暂存从磁盘中读出的一系列盘快中的信息。第六章：1. 何为数据项、记录和文件？数据项可分为基本数据项和组合数据项。基本数据项是用于描述一个对象某种属性的字符集，是数据组织中可以命名的最小逻辑数据单位，又称为原子数据、数据元素或字段，其具有数据名、数据类型及数据值三个特性。 组合数据项则由若干数据项构成。记录是一组相关数据项的集合， 用于描述一个对象某方面的属性。文件是具有文件名的一组相关信息的集合。2. 基于符号链的文件共享方式有何优点？它能够用于连接 （通过计算机网络） 世界上任何地方的计算机中的文件，此时只需要提供该文件所在机器的网络地址以及该机器中的文件路径即可。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 11 页 - - - - - - - - -